塑料用抗菌劑的加工和使用要求

塑料用抗菌劑不僅需要具有高效、廣譜的抗菌性能，抗菌持續性好，保持抗菌塑料能長期抗菌；無毒無異味，對製品和環境無污染；同塑料有相容性，配伍好，對塑料製品的性能沒有不良影響；顏色穩定性好，在保存和使用過程中不變色；有良好的化學穩定性，耐酸、鹼和化學藥品；有較低廉的價格，使用後不會大幅度地提高材料的成本；還必須充分考慮到塑料加工過程中高溫、高熱、強剪切等苛刻條件對抗菌劑的影響，要求抗菌劑具備高的熱穩定性，在塑料擠出和加工過程中不分解、不變質。目前，抗菌劑包括無機抗菌劑、有機抗菌劑、天然抗菌劑和高分子抗菌劑等4大類。儘管抗菌劑數目很大(以日本為例，抗菌、防黴劑的原藥品種500種，製劑約700種，主要是有機抗菌劑，但只有不多的抗菌劑能滿足抗菌塑料及其製品的加工和使用要求。

無機抗菌劑是抗菌塑料中應用最廣泛、市場潛力最大的新型抗菌劑。它是利用銀、銅、鋅、鈦等金屬及其離子的殺菌和抑菌性而製得的一類抗菌劑。人類早就發現了銀、銅、鋅金屬及其化合物具有殺菌功能，早在4000多年前，印度就用銅壺儲水消毒，公元前5世紀的古希臘戰士用銀器盛水直接飲用。在臨床醫學上，使用AgNO溶液或膠態銀處理傷口，用硫胺嘧啶銀抗真菌、抑制病毒等也早有應用。但最早明確提出Ag離子可以殺菌的是1893年瑞士的植物學家拉克林，他發現10—8mol／L濃度的Ag離子就可以殺滅藻類。

隨後人們發現銅、鋅等金屬離子也有抗菌性能。在所有的金屬離子中，銀離子的抗菌性能最強，所以經常使用的主要是銀離子及其化合物。 1980年代初，日本科學家開始將銀化合物直接添加到樹脂中，用導光板無機抗菌劑製成了抗菌塑料。但直接添加銀鹽製備的抗菌塑料性能明顯下降，顏色變黑，接觸水時As'易析出，抗菌有效期短，應用價值低。後來採用多孔結構、能牢固負載金屬離子的材料，或能與金屬離子形成穩定的螯合物的材料載帶金屬離子，如活性炭。目前，無機抗菌劑多以沸石、矽灰石、綠泥石、陶土、陶瓷、不溶性磷酸鹽、可溶性玻璃等物質作載體負載銀等金屬離子製成抗菌劑，抗菌廣譜、耐熱溫度高、長效、安全，在抗菌材料中應用優勢明顯，是最有發展前途的塑料、化纖、陶瓷用抗菌劑。

與無機抗菌劑相比，有機抗菌劑在工業應用方面儘管開發得早，但在塑料等抗菌材料中的應用卻大受限制。不過，有機抗菌劑在某些塑料中有著自己的應用特點，如有機抗菌劑的有效抗菌速度要比無機抗菌劑快，防黴效果較好，添加在塑料中的工藝可操作性要比無機抗菌劑好，在儲存和使用過程中顏色穩定性也比無機抗菌劑強。因此有機抗菌防黴劑在抗菌塑料的應用中佔有一定的地位。

天然抗菌劑是人類使用最早的抗菌劑，埃及金字塔中木乃伊包裹布使用的樹膠便是天然抗菌劑。目前最常用的天然抗菌劑是殼聚醣(幾丁質)。殼聚醣是由甲殼素經脫乙酰基化反應而來。甲殼素存在於昆蟲的外殼工程塑膠和真菌的細胞壁中，自然界每年甲殼素的合成量達幾十億噸，是自然界第二大天然高分子材料。昆蟲的外殼通過酸洗除去無機鈣質，通過稀鹼煮除去蛋白質便得到甲殼素。甲殼素在濃鹼中進行脫乙酰化反應，得到殼聚醣。天然抗菌劑的熱穩定性差、添加量大，是限制其在塑料中大量應用的主要原因。

高分子抗菌劑也稱抗菌高分子，是將高分子本身抗菌化，如將抗菌基團單體共聚在高分子鏈中，或在高分子鏈上接枝抗菌基團，在開發和應用方面尚處於起步階段。